Linux学习_进程等待和替换

1.进程等待

概述：父进程通过进程等待的方式，回收子进程资源，获取子进程退出信息

1.1等待方法

wait：

#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
pid_t wait(int*status);

返回值：

成功返回被等待进程pid ，失败返回 -1

参数：

输出型参数，获取子进程退出状态, 不关心则可以设置成为 NULL

waitpid：

#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
pid_ t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);

返回值：

当正常返回的时候waitpid 返回收集到的子进程的进程 ID

如果设置了选项WNOHANG, 而调用中 waitpid 发现没有已退出的子进程可收集 , 则返回 0

如果没设置WNOHANG,则表示检测成功，但是子进程还没退出，需要重复等待

如果调用中出错, 则返回 -1, 这时 errno 会被设置成相应的值以指示错误所在；

参数：

pid：

Pid=-1,等待任一个子进程。与 wait 等效。

Pid>0.等待其进程 ID 与 pid 相等的子进程。

status:

WIFEXITED(status): 若为正常终止子进程返回的状态，则为真（查看进程是否是正常退出）

WEXITSTATUS(status): 若 WIFEXITED 非零，提取子进程退出码（查看进程的退出码）

options:

WNOHANG: 若 pid 指定的子进程没有结束，则 waitpid() 函数返回 0 ，不予以等待。若正常结束，则返回该子进程的ID(非阻塞式等待 )

总结：
如果子进程已经退出，调用wait/waitpid时，wait/waitpid会立即返回，并且释放资源，获得子进程退出信息
如果在任意时刻调用wait/waitpid，子进程存在且正常运行，则进程可能阻塞。如果不存在该子进程，则立即出错返回

1.2获取子进程status

wait 和 waitpid ，都有一个 status 参数，该参数是一个输出型参数，由操作系统填充

如果传递 NULL ，表示不关心子进程的退出状态信息。否则，操作系统会根据该参数，将子进程的退出信息反馈给父进程。status不能简单的当作整形来看待，可以当作位图来看待，具体细节如下

#include <sys/wait.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
int main( void )
{
 pid_t pid;
 if ( (pid=fork()) == -1 )
     perror("fork"),exit(1);
 if ( pid == 0 ){
     sleep(20);
     exit(10);
 } else {
     int st;
     int ret = wait(&st);
     if ( ret > 0 && ( st & 0X7F ) == 0 ){ // 正常退出
         printf("child exit code:%d\n", (st>>8)&0XFF);
     } else if( ret < 0 ) { // 异常退出
         printf("sig code : %d\n", st&0X7F );
     }
  }
}
 //./a.out //等20秒退出
 //child exit code:10 
 //./a.out //在其他终端kill掉
 //sig code : 9

2.进程程序替换

2.1替换原理

用 fork 创建子进程后执行的是和父进程相同的程序 ( 但有可能执行不同的代码分支 ), 子进程往往要调用一种 exec 函数以执行另一个程序。当进程调用一种exec 函数时 , 该进程的用户空间代码和数据完全被新程序替换 , 从新程序的启动例程开始执行。调用exec 并不创建新进程 , 所以调用 exec 前后该进程的 id并未改变

2.2替换函数

这些函数如果调用成功则加载新的程序从启动代码开始执行 , 不再返回

如果调用出错则返回 -1，所以exec 函数只有出错的返回值而没有成功的返回值

#include <unistd.h>
int execl(const char *path, const char *arg, ...);
int execlp(const char *file, const char *arg, ...);
int execle(const char *path, const char *arg, ...,char *const envp[]);
int execv(const char *path, char *const argv[]);
int execvp(const char *file, char *const argv[]);
int execve(const char *path, char *const argv[], char *const envp[]);

事实上 , 只有 execve 是真正的系统调用 ,其它五个函数最终都调用execve：

#include <unistd.h>
int main()
{
 char *const argv[] = {"ps", "-ef", NULL};
 char *const envp[] = {"PATH=/bin:/usr/bin", "TERM=console", NULL};
 execl("/bin/ps", "ps", "-ef", NULL);

 // 带p的，可以使用环境变量PATH，无需写全路径
 execlp("ps", "ps", "-ef", NULL);

 // 带e的，需要自己组装环境变量
 execle("ps", "ps", "-ef", NULL, envp);
 execv("/bin/ps", argv);
 
 // 带p的，可以使用环境变量PATH，无需写全路径
 execvp("ps", argv);
 // 带e的，需要自己组装环境变量
 execve("/bin/ps", argv, envp);
 exit(0);
}

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